Разработка емкостных датчиков линейных и угловых микроперемещений для приборов точной механики

• Автор: Ефимов, Петр Владимирович
• Шифр специальности: 05.11.13
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 202 с. : ил.

ГЛАВА I. ЧУВСТВИТЕЛЬНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ СИСТЕМ

ИНЕРЦИАЛЬНОЙ НАВИГАЦИИ. ПРИНЦИПЫ ПОСТРОЕНИЯ, ТЕХНИЧЕСКИЕ ТРЕБОВАНИЯ,

АНАЛИЗ ПОГРЕШНОСТЕЙ

1.1. Основные принципы построения систем инерциальной

навигации
1.2. Взаимосвязь погрешностей инерциальных систем с параметрами, определяемыми чувствительными
элементами

1.3. Принципы построения стабилизаторов направлений,

как основной части ИС, на основе твердотельных гироскопов

1.4. Гироскопы с жидкостным заполнением

Выводы по разделу

ГЛАВА 2. АНАЛИЗ ПОГРЕШНОСТЕЙ В СИСТЕМАХ
ИЗМЕРЕНИЯ УГЛОВЫХ И ЛИНЕЙНЫХ ПЕРЕМЕЩЕНИЙ
2.1. Постановка задачи
2.2. Источники методических и инструментальных погрешностей гироскопического безопорного
датчика угла
2.3. Интегральная коррекция гиродатчика угла
2.4. Погрешности БЦИЛ
2.5. Динамические погрешности прецизионных датчиков
угла

2.6. Анализ и оценка инструментальных погрешностей угловых и линейных перемещений ротора
криогенного сверхпроводящего гироскопа (КСГ)
Выводы по разделу
Глава 3. МНОГОВАРИАНТНЫЙ СРАВНИТЕЛЬНЫЙ
АНАЛИЗ ЕМКОСТНЫХ РАДИОФИЗИЧЕСКИХ МЕТОДОВ ИЗМЕРЕНИЙ МАЛЫХ ПЕРЕМЕЩЕНИЙ ТВЕРДОТЕЛЬНЫХ ПОВЕРХНОСТЕЙ
3.1. Оценка точности преобразований сигналов и выбор
критериев оценки по соотношению сигнал/шум
3.2. Включение емкостного датчика в последовательную
ЯС -цепь с источником постоянного напряжения
3.3. Включение емкостного датчика в цепь колебательного контура с источником переменного напряжения
3.4. Включение емкостного датчика в колебательный
контур с резонансом токов
3.5. Включение емкостного датчика в цепь
регенерации электрических колебаний
3.6. Построение емкостных датчиков с переходным
электродом
3.7. Сравнительные оценки чувствительностей различных
схем включения емкостных датчиков
3.7.1. Сравнительные оценки амплитудных
чувствительностей емкостных преобразователей
3.7.2. Сравнительные оценки фазовых чувствительностей емкостных преобразователей перемещений
3.8. Виды случайных шумов емкостных преобразователей перемещений

3.8.1. Тепловой шум емкостного преобразователя с
постоянным электрическим смещением
3.8.2. Шум емкостного преобразователя на основе последовательного резонанса
3.8.3. Шум емкостного датчика на основе параллельного
резонанса
3.9. Сравнительные оценки отношений сигнал/шум для амплитудных уровней
3.10. Амплитудно-фазовые преобразования сигналов
емкостных датчиков перемещений
3.11. Тепловые шумы емкостных преобразователей с частотно-фазовым съемом информации
3.12. Общая оценка разрешающей способности емкостных методов измерений смещений,
определяемая их тепловым шумом
3.13. Измерительные возможности дифференциальных
включений емкостных датчиков
Выводы по главе
ГЛАВА 4. ФАЗОМЕТРИЧЕСКИЕ ИЗМЕРЕНИЯ ВЕКТОРА СОСТОЯНИЯ ПОДВИЖНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ ИНЕРЦИАЛЬНЫХ УСТРОЙСТВ НА ОСНОВЕ ЕМКОСТНЫХ РАДИОГРАФИЧЕСКИХ ДАТЧИКОВ
4.1. Статистические методы преобразования первичной информации от емкостных датчиков
4.2. Сравнение особенностей преобразования
широкополосных и узкополосных сигналов
4.3. Метрологические оценки преобразований
узкополосных процессов
4.4. Оптимизация приема информационных сигналов

поверхности. [17]. Очевидно, что несферичность наружной поверхности явится причиной возникновения уводящих моментов, т.к. в этом случае равнодействующая сил подвеса не будет проходить через центр наружной поверхности ротора. Несферичность ротора, вызванная погрешностями изготовления и сборки ротора может усугубляться его динамическими деформациями. Ниже будет рассмотрено влияние несферичности и даны расчеты динамических деформаций ротора. Отметим, что погрешности КСГ от влияния захваченных магнитных потоков, а также от магнитной анизотропии материала ротора и поверхностных потерь могут быть сведены к минимуму уже на этапе изготовления. Для этого необходимо во-первых применение сверхчистых материалов для изготовления ротора, а во-вторых тщательное экранирование в процессе достижения сверхпроводимости. Влияние отдельных составляющих неуравновешенности ротора на качество прибора различно. Ниже будет рассмотрено это влияние для каждой из составляющих неуравновешенности и намечены технологические пути повышения качества работы прибора. [2], [3]
Сферический ротор в силу конструкторских и технологических причин, анизотропии материала ротора в общем случае изготавливается неуравновешенным. При этом неуравновешенное состояние сферического ротора имеет свои особенности. Это обусловлено, во-первых, тем, что в КСГ подвес обеспечивает ротору три угловые степени свободы и при вращении позволяет ему устанавливаться таким образом, чтобы ось собственного вращения совпадала с главной центральной осью инерции ротора. Поэтому динамическая неуравновешенность в том смысле, в котором её понимают для роторов с жесткими осями, здесь отсутствует. Под динамической неуравновешенностью сферического ротора понимается такое состояние ротора, при котором имеет место угловое расхождение главной центральной оси инерции ротора с осью, задаваемой системой съема информации об угловом положении ротора, т.е. расчетной осью вращения (рис.2.4.). Кроме того, сферический ротор КСГ является составным, что обусловлено